关于lock:java-手写并发框架二异步转同步框架封装锁策略

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序言

上一节咱们学习了异步查问转同步的 7 种实现形式，明天咱们就来学习一下，如何对其进行封装，使其成为一个更加便于应用的工具。

思维导图如下：

拓展浏览

java 手写并发框架（1）异步查问转同步的 7 种实现形式

异步转同步的便利性

实现形式

  • 循环期待
  • wait & notify
  • 应用条件锁
  • 应用 CountDownLatch
  • 应用 CyclicBarrier
  • Future
  • Spring EventListener

上一节咱们曾经对下面的 7 种实现形式进行了具体的介绍，没有看过的同学能够去简略回顾一下。

然而这样集体感觉还是不够不便，懈怠是提高的阶梯。

更进一步简化

咱们心愿达到上面的成果：

@Sync
public String queryId() {System.out.println("开始查问");
    return id;
}

@SyncCallback(value = "queryId")
public void queryIdCallback() {System.out.println("回调函数执行");
    id = "123";
}

通过注解间接须要同步的办法，和回调的办法，代码中间接调用即可。

咱们首先实现基于字节码加强的版本，后续将实现整合 spring, springboot 的版本。

锁的代码实现

锁的定义

咱们将原来的实现形象为加锁和解锁，为了便于拓展，接口定义如下:

package com.github.houbb.sync.api.api;

/**
 * @author binbin.hou
 * @since 0.0.1
 */
public interface ISyncLock {

    /**
     * 期待策略
     * @param context 上下文
     * @since 0.0.1
     */
    void lock(final ISyncLockContext context);

    /**
     * 解锁策略
     * @param context 上下文
     * @since 0.0.1
     */
    void unlock(final ISyncUnlockContext context);

}

其中上下文加锁和解锁做了辨别，不过临时内容是一样的。

次要是超时工夫和单位：

package com.github.houbb.sync.api.api;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author binbin.hou
 * @since 0.0.1
 */
public interface ISyncLockContext {

    /**
     * 超时工夫
     * @return 后果
     */
    long timeout();

    /**
     * 超时工夫单位
     * @return 后果
     */
    TimeUnit timeUnit();}

锁策略实现

咱们本节次要实现下上一节中的几种锁实现。

目前咱们抉择其中的是个进行实现：

wait & notify

package com.github.houbb.sync.core.support.lock;

import com.github.houbb.log.integration.core.Log;
import com.github.houbb.log.integration.core.LogFactory;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncLock;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncLockContext;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncUnlockContext;
import com.github.houbb.sync.api.exception.SyncRuntimeException;

/**
 * 期待告诉同步
 *
 * @author binbin.hou
 * @since 0.0.1
 */
public class WaitNotifyLock implements ISyncLock {private static final Log log = LogFactory.getLog(WaitNotifyLock.class);

    /**
     * 申明对象
     */
    private final Object lock = new Object();

    @Override
    public synchronized void lock(ISyncLockContext context) {synchronized (lock) {
            try {long timeoutMills = context.timeUnit().toMillis(context.timeout());
                log.info("进入期待，超时工夫为：{}ms", timeoutMills);
                lock.wait(timeoutMills);
            } catch (InterruptedException e) {log.error("中断异样", e);
                throw new SyncRuntimeException(e);
            }
        }
    }

    @Override
    public void unlock(ISyncUnlockContext context) {synchronized (lock) {log.info("唤醒所有期待线程");
            lock.notifyAll();}
    }

}

加锁的局部比较简单，咱们从上下文中获取超时工夫和超时单位，间接和上一节内容相似，调用即可。

至于上下文中的信息是怎么来的，咱们后续就会解说。

条件锁实现

这个在有了上一节的根底之后也非常简单。

外围流程：

（1）创立锁

（2）获取锁的 condition

（3）执行加锁和解锁 

package com.github.houbb.sync.core.support.lock;

import com.github.houbb.log.integration.core.Log;
import com.github.houbb.log.integration.core.LogFactory;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncLock;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncLockContext;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncUnlockContext;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * 期待告诉同步
 *
 * @author binbin.hou
 * @since 0.0.1
 */
public class LockConditionLock implements ISyncLock {private static final Log log = LogFactory.getLog(LockConditionLock.class);

    private final Lock lock = new ReentrantLock();

    private final Condition condition = lock.newCondition();

    @Override
    public synchronized void lock(ISyncLockContext context) {lock.lock();
        try{log.info("程序进入锁定状态");
            condition.await(context.timeout(), context.timeUnit());
        } catch (InterruptedException e) {log.error("程序锁定状态异样", e);
        } finally {lock.unlock();
        }
    }

    @Override
    public void unlock(ISyncUnlockContext context) {lock.lock();
        try{log.info("解锁状态，唤醒所有期待线程。");
            condition.signalAll();} finally {lock.unlock();
        }
    }

}

CountDownLatch 实现 

package com.github.houbb.sync.core.support.lock;

import com.github.houbb.log.integration.core.Log;
import com.github.houbb.log.integration.core.LogFactory;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncLock;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncLockContext;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncUnlockContext;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**
 * 期待告诉同步
 *
 * @author binbin.hou
 * @since 0.0.1
 */
public class CountDownLatchLock implements ISyncLock {private static final Log log = LogFactory.getLog(CountDownLatchLock.class);

    /**
     * 闭锁
     * 调用 1 次，后续办法即可通行。*/
    private CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);

    @Override
    public synchronized void lock(ISyncLockContext context) {countDownLatch = new CountDownLatch(1);

        try {log.info("进入期待，超时工夫为：{}，超时单位：{}", context.timeout(),
                    context.timeUnit());
            boolean result = countDownLatch.await(context.timeout(), context.timeUnit());
            log.info("期待后果: {}", result);
        } catch (InterruptedException e) {log.error("锁中断异样", e);
        }
    }

    @Override
    public void unlock(ISyncUnlockContext context) {log.info("执行 unlock 操作");
        countDownLatch.countDown();}

}

留神：这里为了保障 countDownLatch 能够屡次应用，咱们在每一次加锁的时候，都会从新创立 CountDownLatch。

CyclicBarrierLock 锁实现 

package com.github.houbb.sync.core.support.lock;

import com.github.houbb.log.integration.core.Log;
import com.github.houbb.log.integration.core.LogFactory;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncLock;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncLockContext;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncUnlockContext;
import com.github.houbb.sync.api.exception.SyncRuntimeException;

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

/**
 * @author binbin.hou
 * @since 0.0.1
 */
public class CyclicBarrierLock implements ISyncLock {private static final Log log = LogFactory.getLog(CyclicBarrierLock.class);

    private final CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(2);

    @Override
    public synchronized void lock(ISyncLockContext context) {
        try {log.info("进入锁定状态, timeout:{}, timeunit: {}",
                    context.timeout(), context.timeUnit());
            cyclicBarrier.await(context.timeout(), context.timeUnit());

            log.info("重置 cyclicBarrier");
            cyclicBarrier.reset();} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException | TimeoutException e) {log.error("锁定时遇到异样", e);
            throw new SyncRuntimeException(e);
        }
    }

    @Override
    public void unlock(ISyncUnlockContext context) {
        try {log.info("解锁信息");
            cyclicBarrier.await(context.timeout(), context.timeUnit());
        } catch (InterruptedException | TimeoutException | BrokenBarrierException e) {log.error("解锁时遇到异样", e);
        }
    }

}

这里和 CountDownLatchLock 的实现十分相似，不过 CyclicBarrier 有一个益处，就是能够复用。

咱们在每一次解锁之后，重置一下栅栏：

log.info("重置 cyclicBarrier");
cyclicBarrier.reset();

锁的工具类

为了简略的生成上述几种锁的实例，咱们提供了一个简略的工具类办法：

package com.github.houbb.sync.core.support.lock;

import com.github.houbb.heaven.support.instance.impl.Instances;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncLock;
import com.github.houbb.sync.api.constant.LockType;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * 锁策略
 * @author binbin.hou
 * @since 0.0.1
 */
public final class Locks {private Locks(){}

    /**
     * MAP 信息
     * @since 0.0.1
     */
    private static final Map<LockType, ISyncLock> MAP = new HashMap<>();

    static {MAP.put(LockType.WAIT_NOTIFY, waitNotify());
        MAP.put(LockType.COUNT_DOWN_LATCH, countDownLatch());
        MAP.put(LockType.CYCLIC_BARRIER, cyclicBarrier());
        MAP.put(LockType.LOCK_CONDITION, lockCondition());
    }

    /**
     * 获取锁实现
     * @param lockType 锁类型
     * @return 实现
     * @since 0.0.1
     */
    public static ISyncLock getLock(final LockType lockType) {return MAP.get(lockType);
    }

    /**
     * @since 0.0.1
     * @return 实现
     */
    private static ISyncLock waitNotify() {return Instances.singleton(WaitNotifyLock.class);
    }

    /**
     * @since 0.0.1
     * @return 实现
     */
    private static ISyncLock countDownLatch() {return Instances.singleton(CountDownLatchLock.class);
    }

    /**
     * @since 0.0.1
     * @return 实现
     */
    private static ISyncLock lockCondition() {return Instances.singleton(LockConditionLock.class);
    }

    /**
     * @since 0.0.1
     * @return 实现
     */
    private static ISyncLock cyclicBarrier() {return Instances.singleton(CyclicBarrierLock.class);
    }

}

上述的锁实现都是线程平安的，所以全副应用单例模式创立。

LockType 类是一个锁的枚举类，会在注解中应用。

小结

好了，到这里咱们就把上一节中的常见的 4 种锁策略就封装实现了。

你可能好奇上下文的工夫信息哪里来？这些锁又是如何被调用的？

咱们将通过注解 + 字节码加强的形式来实现调用（就是 aop 的原理），因为篇幅起因，字节码篇幅较长，为了浏览体验，实现局部将放在下一节。

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正文完
lock
发表至： lock
2020-10-12
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